專題八 直流電路

專題八直流電路回歸教材查缺補漏6．電源的幾個功率 (1)電源的總功率：P總＝EI＝I2(R＋r) (2)電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)＝I2r (3)電源的輸出功率：P出＝UI＝P總－P內(nèi)7．正弦交變電流瞬時值表達式：e＝Emsinωt或e＝Emcosωt8．正弦交變電流有效值和最大值的關(guān)系9．理想變壓器及其關(guān)系式1．書寫交變電流瞬時值表達式的基本思路 (1)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象讀出或由公式Em＝nBSω求出相應(yīng)峰值． (2)明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式．

如：①線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動，則i－t圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i＝Imsinωt.

②線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動，則i－t圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i＝Imcosωt.方法技巧熟練應(yīng)用2．高壓遠距離輸電的分析方法及計算 (1)在高壓輸電的具體計算時，為條理清楚，可參考如圖1所示畫出相應(yīng)的題意簡圖．圖1 (2)確定輸電過程的電壓關(guān)系、功率關(guān)系如下列表達式所示． 說明：以下物理概念、規(guī)律的敘述中，在后面的(

)內(nèi)正確的打“√”，錯誤的打“×”．8．焦耳定律：電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電流I的平方成正比，與電阻成正比，與通電時間成正比，即Q＝I2Rt，為普遍適用的電熱計算公式，當(dāng)通過的電流為恒定電流或已知交流的有效值亦可應(yīng)用． (

)1．記錄用電量多少的電度表的顯示值××度，其中“度”是功率單位，還是能量單位？ 提示：能量單位：1度＝1kW·h＝3.6×106J. 易混：把“度”當(dāng)做功率的單位．3．描述電源的功率有三個，它們分別是電源的總功率，電源內(nèi)部消耗的功率和電源的輸出功率：如何求解三個功率，它們之間的關(guān)系如何？如何求電源的效率？ 提示：(1)電源的三個功率及關(guān)系 ①電源的總功率P總＝EI. ②電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝I2r. ③電源的輸出功率P出＝P總－P內(nèi)＝UI. ④三者關(guān)系：P總＝P出＋P內(nèi)，即EI＝UI＋I2r.易錯：不能正確區(qū)分純電阻電路和非純電阻電路中三個功率的關(guān)系及電源的效率．4．寫出對任何電路都適用的電功和電功率的公式，如用電器是純電阻，進一步寫出電功和電功率的公式，若用電器為非純電阻，請寫出電功和電功率的計算公式．6．直流電路的動態(tài)電路問題的分析方法有哪些？ 提示：(1)動態(tài)電路分析的總的原則 局部—整體—局部，在分析外電路變化時，先分析固定電路，然后分析可變電路，具體的分析流程為：

(2)分析局部電路電阻變化時幾個常用的規(guī)律①并聯(lián)電路并聯(lián)支路增多，則并聯(lián)總電阻減?。诓⒙?lián)電路任意一個支路的電阻增大(或減小)，則并聯(lián)總電阻增大(或減小)．③滑動變阻器總阻值變化可采用特殊值法和極限法．(3)分析路端電壓變化時，可以把內(nèi)外電路等效為內(nèi)外電阻串聯(lián)．電壓與電阻成正比，內(nèi)電阻不變，外電阻增大，則路端電壓增大．若變化的為并聯(lián)部分電路，并聯(lián)部分任意一個電阻增大(或減小)，則并聯(lián)總電阻增大(或減小)，外電阻增大(或減小)，路端電壓和并聯(lián)部分電壓增大(或減小)．若變化的為串聯(lián)部分電路，串聯(lián)電阻增大(或減小)，則路端電壓和串聯(lián)部分電壓增大(或減小)．易錯：電路結(jié)構(gòu)分析不清引起錯誤．7．簡化電路的原則和主要方法有哪些？ 提示：(1)電路圖的簡化原則 ①無電流的支路除去．②電勢相等的各點合并．③理想導(dǎo)線任意長短．④理想電流表可以視為短路，理想電壓表可視為斷路．⑤電容器穩(wěn)定時可以視為斷路．

(2)電路圖的簡化方法 ①電流分支法 先將各節(jié)點用字母標(biāo)上，判斷各支路元件的電流方向(若無電流，可假設(shè)在總電路兩端加上電壓后判定)，按電流流向，自左到右將各元件、結(jié)點、分支逐一畫出，加工整理即可．②等勢點排列法標(biāo)出節(jié)點字母，判斷出各節(jié)點電勢的高低(電路無電壓時可先假設(shè)加上電壓)，將各節(jié)點按電勢高低自左到右排列，再將各節(jié)點間的支路畫出，然后加工整理即可．注意以上兩種方法常常結(jié)合使用．③滑動變阻器的等效處理滑動變阻器在電路中起改變電流的作用，在電路計算中，一般把它當(dāng)做兩個電阻分開進行處理．④電動機的等效處理如圖1所示，電動機是一種非純電阻性用電器，它把電能轉(zhuǎn)化為機械能和熱能．在電路計算中，常把電動機等效為阻值等于其內(nèi)阻的電阻rD和無電阻的轉(zhuǎn)動線圈串聯(lián)而成的器件，電流通過rD時電能轉(zhuǎn)化為熱能，而線圈把電能轉(zhuǎn)化為機械能．⑤無電流通過的電阻的等效處理在電路中，當(dāng)通過某一電阻的電流為零時，則它兩端的電壓為零，即電阻兩端的電勢相等，可把這樣的電阻去掉．易錯：常見電學(xué)儀表和電學(xué)元件的等效處理．圖18．在如圖2所示的U-I圖象中，可得到哪些物理信息？ 提示：(1)對電源有：U＝E－Ir，如題圖中a線．

(2)對定值電阻有：U＝IR，如題圖中b線．(3)說明：①圖中a線常用來分析測量電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗數(shù)據(jù)．b線可用于求定值電阻的阻值，即b線的斜率等于定值電阻的阻值．②圖中矩形OABD、OCPD和ABPC的“面積”分別表示電源的總功率、輸出功率和內(nèi)電阻消耗的功率．③a線與b線的交點P(I、U)表示電源E和定值電阻R連成閉合電路時的工作狀態(tài)．易錯：對U-I圖象的意義不明確，不能把U＝E－Ir和U＝IR聯(lián)系起來求解問題．9．含電容器的電路分析與計算應(yīng)注意哪些問題． 提示：在直流電路中，當(dāng)電容器充(放)電時，電路里有充(放)電電流．一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當(dāng)于一個阻值無限大(只考慮電容器是理想的不漏電的情況)的元件，在電容器處電路可看做是斷路，簡化電路時可去掉它．簡化后若要求電容器所帶電荷量時，可接在相應(yīng)的位置上．分析和計算含有電容器的直流電路時，需注意以下幾點：

(1)電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，所以在此支路中的電阻上無電壓降，因此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓．(2)當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時，電容器兩極板間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等．(3)電路的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充(放)電．如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電．易錯：不會求解電容器兩極板間的電壓．10．如何分析電路的故障？ 提示：電路故障一般是短路或斷路，常見的情況有導(dǎo)線斷芯、燈泡斷絲、燈座短路、電阻器內(nèi)部斷路、接觸不良等現(xiàn)象，檢查故障的基本方法有兩種．

(1)儀表檢測法 ①電壓表是由靈敏電流計G和分壓電阻R0串聯(lián)組成的，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3甲所示．圖3②用電壓表檢測如圖乙所示，合上開關(guān)S，若電壓表示數(shù)等于電源電壓，說明電路中有電流通過電壓表，電路為通路(電壓表作為一個大電阻把開關(guān)和電源接通了)，則開關(guān)S和導(dǎo)線不斷路，燈L斷路即故障所在．(2)假設(shè)法已知電路發(fā)生某種故障，尋找故障發(fā)生的位置時，可將整個電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運用歐姆定律進行正向推理．推理結(jié)果若與題述物理現(xiàn)象不符合，則故障不是發(fā)生在這部分電路，若推理結(jié)果與題述物理現(xiàn)象符合，則故障可能發(fā)生在這部分電路．直到找出發(fā)生故障的全部可能為止，亦稱排除法．易錯：用電壓表檢測時，不會分析電路結(jié)構(gòu)的變化.

猜想一對部分電路基本概念和基本規(guī)律的考查命題依據(jù)：分析近三年的各地高考試題可知，部分電路歐姆定律、電阻定律、串聯(lián)電路的規(guī)律主要以選擇題和實驗題的形式考查．偶爾考查的基本物理量和基本規(guī)律．主要有：電流、電阻、電壓、電動勢、電功和電功率、焦耳定律等，考查難度中等．預(yù)測在2014年高考中，本考點內(nèi)容將結(jié)合STS融合在選擇題、實驗題或計算題中．下面設(shè)計的考題是以生活中廣泛使用的鋰離子電池充電為背景來考查考生的基本能力，該題具有較強的預(yù)測性．試題設(shè)計1．鋰電池因能量高、環(huán)保、無污染而廣泛使用在手機等電子產(chǎn)品中．現(xiàn)用充電器為一手機鋰電池充電，等效電路如圖4所示，充電器電源的輸出電壓為U，輸出電流為I，手機電池的內(nèi)阻為r，下列說法正確的是 (

)．答案AC猜想二對電路分析的考查命題依據(jù)：分析近三年的高考試題可知，直流電路的分析與計算試題在高考中考查的形式可分為兩大類：定性分析與定量計算．定性分析以電路的動態(tài)分析為主，由電路結(jié)構(gòu)的變化或電阻的變化，根據(jù)兩個歐姆定律確定電路中各部分的電流、電壓與功率等電學(xué)量的變化．定量計算則主要是功率的求解，所涉及的電路可以是純電阻電路，也可以是非純電阻電路，線性電阻和非線性電阻的分析與計算．預(yù)測2014年閉合電路動態(tài)變化問題和實驗中的故障分析仍是高考的命題熱點．下面設(shè)計的考題以直流電路的動態(tài)變化為背景，全面地考查了部分電路歐姆定律、閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的基本特點等知識，還考查了電容器的相關(guān)知識，對預(yù)測明年的高考命題起重要作用．試題設(shè)計2．如圖5所示，電流表、電壓表的示數(shù)分別為I、U，在滑動變阻器R1的滑片向右移動的過程中，電流表、電壓表示數(shù)變化量的絕對值分別為ΔI、Δ